這篇文章主要講解了“java等待喚醒機制的原理及使用”,文中的講解內(nèi)容簡單清晰,易于學(xué)習(xí)與理解,下面請大家跟著小編的思路慢慢深入,一起來研究和學(xué)習(xí)“java等待喚醒機制的原理及使用”吧!
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讀完本文你將get到以下幾點:
循環(huán)等待帶來什么樣的問題
用等待喚醒機制優(yōu)化循環(huán)等待
等待喚醒機制中的被忽略的細節(jié)
一,循環(huán)等待問題
假設(shè)今天要發(fā)工資,強老板要去吃一頓好的,整個就餐流程可以分為以下幾個步驟:
點餐 窗口等待出餐 就餐
public static void main(String[] args) { // 是否還有包子 AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean(); // 包子鋪老板 new Thread(() -> { try { // 一直循環(huán)查看是否還有包子 while (true) { if (hasBun.get()) { System.out.println("老板:檢查一下是否還剩下包子..."); Thread.sleep(3000); } else { System.out.println("老板:沒有包子了, 馬上開始制作..."); Thread.sleep(1000); System.out.println("老板:包子出鍋咯...."); hasBun.set(true); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); new Thread(() -> { System.out.println("小強:我要買包子..."); try { // 每隔一段時間詢問是否完成 while (!hasBun.get()) { System.out.println("小強:包子咋還沒做好呢~"); Thread.sleep(3000); } System.out.println("小強:終于吃上包子了...."); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); }
在上文代碼中存在一個很大的問題,就是老板需要不斷的去檢查是否還有包子,而客戶則需要隔一段時間去看催一下老板,這顯然時不合理的,這就是典型的循環(huán)等待問題。
這種問題的代碼中通常是如下這種模式:
while (條件不滿足) { Thread.sleep(3000); } doSomething();
對應(yīng)到計算機中,則暴露了一個問題:不斷通過輪詢機制來檢測條件是否成立, 如果輪詢時間過小則會浪費CPU資源,如果間隔過大,又導(dǎo)致不能及時獲取想要的資源。
二,等待/喚醒機制
為了解決循環(huán)等待消耗CPU以及信息及時性問題,Java中提供了等待喚醒機制。通俗來講就是由主動變?yōu)楸粍樱?當(dāng)條件成立時,主動通知對應(yīng)的線程,而不是讓線程本身來詢問。
2.1 基本概念
等待/喚醒機制,又叫等待通知(筆者更喜歡叫喚醒而非通知),是指線程A調(diào)用了對象O的wait()方法進入了等待狀態(tài),而另一個線程調(diào)用了O的notify()或者notifyAll()方法,線程A收到通知后從對象O的wait()方法返回,進而執(zhí)行后續(xù)操作。
上訴過程是通過對象O,使得線程A和線程B之間進行通信, 在線程中調(diào)用了對象O的wait()方法后線程久進入了阻塞狀態(tài),而在其他線程中對象O調(diào)用notify()或notifyAll方法時,則會喚醒對應(yīng)的阻塞線程。
2.2 基本API
等待/喚醒機制的相關(guān)方法時任意Java對象具備的,因為這些方法被定義在所有Java對象的超類Object中。
notify: 通知一個在對象上等待的線程,使其從wait()方法返回,而返回的前提時該線程獲取到對象的鎖
notifyAll: 通知所有等待在該對象上的線程
wait: 調(diào)用此方法的線程進入阻塞等待狀態(tài),只有等待另外線程的通知或者被中斷才會返回,調(diào)用wait方法會釋放對象的鎖
wait(long) : 等待超過一段時間沒有被喚醒就超時自動返回,單位時毫秒。
2.3 用等待喚醒機制優(yōu)化循環(huán)等待
public static void main(String[] args) { // 是否還有包子 AtomicBoolean hasBun = new AtomicBoolean(); // 鎖對象 Object lockObject = new Object(); // 包子鋪老板 new Thread(() -> { try { while (true) { synchronized (lockObject) { if (hasBun.get()) { System.out.println("老板:包子夠賣了,打一把王者榮耀"); lockObject.wait(); } else { System.out.println("老板:沒有包子了, 馬上開始制作..."); Thread.sleep(3000); System.out.println("老板:包子出鍋咯...."); hasBun.set(true); // 通知等待的食客 lockObject.notifyAll(); } } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); new Thread(() -> { System.out.println("小強:我要買包子..."); try { synchronized (lockObject) { if (!hasBun.get()) { System.out.println("小強:看一下有沒有做好, 看公眾號cruder有沒有新文章"); lockObject.wait(); } else { System.out.println("小強:包子終于做好了,我要吃光它們...."); hasBun.set(false); lockObject.notifyAll(); System.out.println("小強:一口氣把店里包子吃光了, 快快樂樂去板磚了~~"); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); }
上述流程,減少了輪詢檢查的操作,并且線程調(diào)用wait()方法后,會釋放鎖,不會消耗CPU資源,進而提高了程序的性能。
三,等待喚醒機制的基本范式
等待、喚醒是線程間通信的手段之一,用來協(xié)調(diào)多個線程操作同一個數(shù)據(jù)源。實際應(yīng)用中通常用來優(yōu)化循環(huán)等待的問題,針對等待方和通知方,可以提煉出如下的經(jīng)典范式。
需要注意的是,在等待方執(zhí)行的邏輯中,一定要用while循環(huán)來判斷等待條件,因為執(zhí)行notify/notifyAll方法時只是讓等待線程從wait方法返回,而非重新進入臨界區(qū)
/** * 等待方執(zhí)行的邏輯 * 1. 獲取對象的鎖 * 2. 檢查條件,如果條件不滿足,調(diào)用對象的wait方法,被通知后重新檢查條件 * 3. 條件滿足則執(zhí)行對應(yīng)的邏輯 */synchronized(對象){ while(條件不滿足){ 對象.wait() } doSomething();}/** * ??! 通知方執(zhí)行的邏輯 * 1. 獲取對象的鎖 * 2. 改變條件 * 3. 通知(所有)等待在對象上的線程 */synchronized(對象){ 條件改變 對象.notify();}
這個編程范式通常是針對典型的通知方和等待方,有時雙方可能具有雙重身份,即使等待方又是通知方,正如我們上文中的案例一樣。
四,notify/notifyAll不釋放鎖
相信這個問題有半數(shù)工程師都不知道,當(dāng)執(zhí)行wait()方法,鎖自動被釋放;但執(zhí)行完notify()方法后,鎖不會釋放,而是要執(zhí)行notify()方法所在的synchronized代碼塊后才會釋放。這一點很重要,也是很多工程師容易忽略的地方。
lockObject.notifyAll();System.out.println("小強:一口氣把店里包子吃光了, 快快樂樂去板磚了~~");
案例代碼中,故意設(shè)置成先notifyAll,然后在打印;上文圖中的結(jié)果也印證了了我們的描述,感興趣的小伙伴可以動手執(zhí)行一下案例代碼哦。
五,等待、喚醒必須先獲取鎖
在等待、喚醒編程范式中的wait,notify,notifyAll方法往往不能直接調(diào)用, 需要在獲取鎖之后的臨界區(qū)執(zhí)行
并且只能喚醒等待在同一把鎖上的線程。
當(dāng)線程調(diào)用wait方法時會被加入到一個等待隊列,當(dāng)執(zhí)行notify時會喚醒隊列中第一個等待線程(等待時間最長的線程),而調(diào)用notifyAll時則會喚醒等待線程中所有的等待線程。
六,sleep不釋放鎖 而wait 釋放#
在用等待喚醒機制優(yōu)化循環(huán)等待的過程中,有一個重要的特征就是原本的sleep()方法用wait()方法取代,他們的最大的區(qū)別在于wait方法會釋放鎖,而sleep不會,除此之外,還有個重要的區(qū)別,sleep是Thread的方法,可以在任意地方執(zhí)行;而wait是Object對象的方法,必須在synchronized代碼塊中執(zhí)行。
感謝各位的閱讀,以上就是“java等待喚醒機制的原理及使用”的內(nèi)容了,經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后,相信大家對java等待喚醒機制的原理及使用這一問題有了更深刻的體會,具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是創(chuàng)新互聯(lián),小編將為大家推送更多相關(guān)知識點的文章,歡迎關(guān)注!
文章標(biāo)題:java等待喚醒機制的原理及使用
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